Одними из наиболее интересных и таинственных о’объектов в космическом пространстве есть черные дыры. Это образование, что обладают чрезвычайно высокой плотностью и столь мощной силой гравитации, что даже свет не может вырваться за их пределы.
Впервые о космические черные дыры заговорил Альберт Энштейн в 1916 году, когда создал свою теорию относительности. Впоследствии, Карл Шварцшильд нашел решение’связь уравнений общей теории относительности Эйнштейна для сферичносиметричного тела, согласно которой если размер тела не превышает гравитационного радиуса, то тело своим притяжением будет захватывать свет и любую другую материю. Звезды с массой более 3 массы Солнца на конечной стадии своей эволюции непременно должны колапсувати (сжиматься) до гравитационного радиуса. 1967 года Джон Уилер назвал такие колапсари «черными дырами».
Формирование черной дыры начинается тогда, когда у звезды, как минимум втрое больше за Солнце, заканчивается энергия термоядерного синтеза. Масса звезды остается, но “топлива” для ее жизнедеятельности уже нет, поэтому она начинает сжиматься гравитационными силами в пределы радиуса Шварцшильда (гравитационный радиус). На этой точке происходит “классическое деление на ноль”, а именно большой массы звезды на абсолютно нулевой о’объем. Именно в этот момент звезда превращается в черную дыру.
В черных дырах можно выделить 3 слои: ергосфера, горизонт событий и сингулярность.
Ергосфера это пространственно-временная область вблизи черной дыры. О’объекты, находящихся в пределах ергосфери, неизбежно вращаются вместе с черной дырой за счет эффекта Лензе — Тирринга. Горизонт событий – это граница, где в любых частиц исчезают шансы на побег. Как только частица пересекает эту границу, она уже не сможет вернуться обратно. Это пов’связано с тем, что на радиусе Шварцшильда вторая космическая скорость ( минимальная скорость, которые необходимо предоставить телу, чтобы оно вышло за пределы гравитационного действия определенного о’объекта) превышает скорость света, что означает, что даже свет не может вырваться из черной дыры. В недрах черной дыры искривление силы гравитации достигает бесконечности, там находится вся ее масса. Этот слой называется сингулярностью. Для черных дыр, которые не вращаются, сингулярность имеет форму точки. Сингулярность черной дыры, которая вращается, имеет форму кольца.
Существует 3 разновидности черных дыр: звездные черные дыры, сверхмассивные и промежуточные. Конечно, ничто не сравнится с ужасающими надмасивними черными дырами. Ученые считают, что такие гиганты существуют в центре каждой галактики и образуют ее ядро. Размеры этих космических объектов’объектов кажутся невероятными: сверхмассивные черные дыры превосходят солнечную массу в мілліарди раз! Промежуточные черные дыры формируются, когда звезды сталкиваются в определенном сукупченні, поддавшись цепной реакции. В конце концов, они падают в центр и формируют сверхмассивную черную дыру.
Механизм исчезновения черных дыр является сложным и мало исследованным. Подобной темы Стивен Хокинг затронул еще в 1970-х годах. Он говорил, что черные дыры не совсем «черные». Там присутствуют квантово-механические эффекты, которые заставляют ее создавать радиоактивное излучение. Постепенно черная дыра начинает сжиматься. Скорость излучения возрастает с уменьшением массы, поэтому дыра излучает все больше и ускоряет процесс сжатия, пока полностью не растворится. Однако, это лишь теоретическая схема, ведь никто не может точно сказать, что происходит на последнем этапе.
Что произойдет если человек упадет в черную дыру?
На самом деле, если вам не повезло и ваш космический корабль пересек горизонт событий, то смысла бороться уже нет. Начнем с того. что вы будете находиться в состоянии свободного падения. Чем ближе вы будете приближаться к центру черной дыры, тем сильнее будут ощущаться приливные гравитационные силы. Вам начнет казаться, что вас растягивают, а именно часть, которая ближе к сингулярности начнет сильно притягиваться, ведь чем ближе к точке сингулярности, тем больше разница между гравитационным притяжением черной дыры и внешнего пространства. Ученые предпочитают называть этот процесс “спагеттіфікацією”. В конце концов, через несколько секунд вас просто разорвет на кусочки, буквально на элементарные частицы.
Довольно интересно, что со стороны наблюдателя этот процесс выглядит совершенно по-другому. Например, если ваш друг наблюдает за тем, как вы наближуєтесь к черной дыре, он не увидит как вас моментально поглотит космическое тело. Он увидит, что с приближением к дыре ваше движение будет становиться все медленнее, пока совсем не остановится на границе горизонта событий. Наблюдателю будет казаться, будто вы застыли, а свет, что отражается от вашего тела будет слабеть и смещаться в сторону красного, пока вы не исчезнете совсем, будто растворившись. Он, да и вообще никто, никогда не сможет увидеть, как вы пересекаете горизонт событий.
На сегодня, наука утверждает, что черные дыры не представляют никакой опасности для человечества. Солнце никогда не сможет трансформироваться в черную дыру, потому что ему просто не хватает для этого массы. Если сверхмассивная черная дыра и существует в нашей галактике, то мы достаточно далеки от этого образования. Это все означает, что черная дыра вряд ли способна проглотить всю Вселенную, точно можно сказать, что ближайшие несколько миллиардов лет нам это точно не грозит.
